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Fluent的porous jump边界条件

1年前浏览2878

1 porous jump简介

多孔介质指内部具有连通的空洞，可使流体穿过的固体。多孔介质具有以下特点：

鉴于上述特点，CFD仿真中，通常将多孔介质简化为一个阻力项，忽略复杂的内部结构，从而节约前处理操作和减少计算量。

多孔板、纱窗等薄板型多孔介质，可简化为porous jump边界条件，其特点为多孔介质内部的流动方向为薄板法向。

服务器机箱的多孔板（图源：91sdsh.com）

porous jump设置页面

porous jmup边界条件需要输入的参数为：面渗透率、多孔介质厚度、压力跳跃系数。

多孔介质的压力损失和流动速度的关系为二次函数：

上式中，α为面渗透率，Δm为多孔介质厚度，C2为压力跳跃系数。ρ、μ分别为流体的密度、粘度。

2 输入数据获取

部分特定的形状的多孔板等，上述输入参数可直接利用经验公式进行计算。对于即没有经验公式，也缺少实验数据的多孔介质，可利用CFD仿真多孔介质本身的详细模型获得相关参数。

基本思路：

1 保留真实形状，通过CFD获得压力损失和速度之间的关系

2 对压力损失和速度之间的关系进行拟合形成二次函数关系

3 通过二次函数的系数获得多孔介质的属性

实例：

某多孔板的形状如图所示，流动介质为清水。

STEP 1：

建立数值测试模型，中间网格密集区域为多孔板（多孔板保留真实厚度）

利用CFD仿真，获得不同入口速度下的压力损失（入口和出口之间的静压差值），汇总到Excel

STEP 2：

利用Excel的数据拟合功能，可得到函数关系式

STEP 3：

拟合函数关系可表述为：

则有：

注意要点：

1 若拟合后，n2为负数，则需要取绝对值后再计算面渗透率

2 数据点越多则拟合关系越准确

3 数值测试模型中，最大入口流动速度要比预估的完整计算域中多孔介质区域速度大

4 拟合操作中，要保证常数项为0

来源：驭风之道

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首次发布时间：2023-02-25